物联网技术的发展与物联网参考体系的建构

    【摘要】物联网技术的发展与应用将开启一个新的时代，同时也给中国带来了新的发展机遇。目前，中国的物联网技术和应用仍在发展初期，但已取得了不俗的成绩，特别是赢得了物联网参考体系结构国际标准的制定权，国家物联网基础标准工作也取得了很大的进展，提出了一个新的物联网参考体系结构“六域模型”，有望在日后的顶层规划应用中发挥更大的作用。

    【关键词】物联网 物联网参考体系 国际标准 机遇

    【中图分类号】G202 【文献标识码】A

    在日新月异的信息时代，技术创新始终是第一生产力。物联网通过人与物、物与物的广泛互联将开启一个伟大的新时代，中国也将迎来一次重大的历史性发展机遇。

    只有放眼在时间的长河中，我们才能了解什么是改变社会的技术力量。在古代，原始人通过简单农耕工具的制造，从自然界获得食物，逐步从自然界中走出，建立了农业社会；工业社会时代通过各类机器的发明创造，人类有了改变自然环境的力量；到了现在的信息时代，互联网、移动通信网等使得人与人的沟通越来越顺畅，从广度和深度层面彻底改变了我们的社会生活。物联网作为信息技术融合发展新阶段的代表，其真正的变革意义在于不断促进人类和整个自然界的重新融合与协调发展，通过人与“物”的连接以及和谐共处，形成一个高效的智慧化社会体系。而且由于“物”的广泛性，这场革命势必将席卷社会生活的各个领域。

    一、中国物联网发展的历史机遇

    20世纪80年代以电脑台式机为代表的信息处理技术和20世纪末以互联网为代表的信息传输技术使得各个领域均发生了巨大的变化，但这两次革命浪潮主要还是点、线、面层次的信息技术革命，很难实现后来者超越。物联网是一个全新的社会生态体系，它的成功将不再局限于点、线、面的技术竞争，而是全方位、宏观体系化的竞争，也是所有国家前所未有的挑战。而且，又恰逢中国经济快速发展、民族和平崛起之时，确为恰逢其时。

    经过前两次信息浪潮的学习和积累，中国的产业和科技力量已处于世界领先水平；如果我们更善于学习，强化宏观系统的关联分析，在生态体系构建的竞争中可能还会略胜一筹。

    从市场发展的角度来看，物联网根源于不同应用领域的既有问题，是应用需求牵引下的社会生态体系变革，也就是说，谁能对应用需求把握的更准确，谁就更可能构建出领先的物联网生态体系，从而占领产业制高点。中国经过30多年的改革开放和快速发展，对环境污染、食品安全、人口老龄化、交通拥堵、有限的医疗健康资源、传统落后的农业生产、人口红利消退、产能过剩等问题的求解欲望更加迫切，而这之中大量问题的核心就是如何提升人与“物”之间的效率模型。中国的物联网企业有更广泛的社会资源和急迫的社会需求去更加清晰地了解问题、分析问题和解决问题，为在物联网新兴产业中引领全球的发展获得了足够的养分。

    再从市场规模的角度来看，前些年由于对物联网业务形态的曲解，仅定位在产品或项目的级别，所以部分人士会产生“物联网缺乏杀手级应用”的想法。事实上，如从物联网应用服务的业态模式来看，仅国内市场而言，单一成型的物联网应用服务市场都将是千亿级以上规模容量，尤其是医疗、健康、工业、农业、食品、家居、纺织等行业均为万亿级产业规模。中国的物联网企业将逐步迎来一个遍及各行业的饕餮盛宴般的黄金创业时代。需要明确的是，物联网的市场容量评估应脱离单一的网络通信或产品项目视角，而从关联的“物”的价值市场评估入手，如此更容易切中商机。“无可限量”四字可较为贴切地用来形容物联网今后的市场经济规模。

    二、中国物联网的发展概况

    虽然机遇当前，但发展中的中国物联网企业并非顺风顺水，物联网巨大的市场蛋糕也并非一蹴而就，需要长久地酝酿和积累。物联网是一个复杂的生态体系，其建设和运营是一个巨大的挑战。一个应用方向的物联网生态体系建设，最简单而言，均要覆盖差异化用户需求、“物”及其环境特性、感知或控制的技术、设备、系统及其“物”的关联方式，包括网络通信基础设施、基础运营级平台、应用服务分类、云平台与大数据处理、系统运维保障、行业政策及法律法规符合性、信息资源共享与协同、外部合作资源、市场营销及商业模式、以“物”为中心的服务体验、“物”的关联性应用业务等诸多要素，这已远远超出一个企业所能覆盖的业务范围。而在早期，缺乏标准和成功商业案例指导的情况下，大部分物联网企业都是单独探索，整体的市场试错成本极为高昂，道路也极为曲折。

    从时间纬度来看，我国物联网的发展大致可分为四个阶段：2009～2013年为培育期、2013～2015年为导入期、2016～2020年为成长期、2020年以后是成熟期。过去的6年多时间，物联网产业总体经历了：射频识别（RFID）、二维码、传感器网络、智能视频、数据算法模型（M2M）、基于位置的服务（LBS）、智能硬件、可穿戴设备、智能网关、低功耗Wi-Fi/蓝牙、对象标识符（OID）/云服务平台（E-Code）、云计算、大数据、“互联网+”、基于蜂窝的窄带物联网（NB-IoT）、区块链等诸多关联要素热点的风起云涌，以及智能家居、智能交通、智能制造、现代农业、食品安全、医疗健康、安全生产、智能电网、智慧城市等应用领域的局部示范应用。这些物联网技术和应用的探索，一方面充分体现了物联网生态体系的多样性和复杂性，市场自我探索和完善的诸多艰难；另一方面，也为物联网成长期的快速发展奠定了扎实的实践基础。2016年开始，物联网在共性与应用特性的产业分工，以及在各个应用领域的创新发展将更为成熟和理性，全新的成功案例也将在各个领域如雨后春笋般出现，预计经过5年左右的时间，中国大地上的物联网企业将开始枝繁叶茂。

    三、物联网的标准化

    从物联网标准化来看，中国真正获得了一个弯道超车的历史性机遇，可望实现突破和引领。物联网产业的发展之所以艰辛，源于其复杂的社会生态体系构建和运营，而要实现生态体系高效、科学的构建，必然需要标准的顶层构架及体系规划，这样才能有效地引导和实现产业的分工及生态体系的有序导入。因此，物联网标准化的发展路线决定了对产业的助推力度和有效性。“一流企业做标准”，物联网企业要想抓住新的机遇实现飞跃，必然要紧紧抓住“标准”这一利器。

    物联网的顶层架构不仅决定了物联网的具体实现形态，也为各行业应用和各产业细分的技术环节奠定了框架基础。在物联网概念、标准以及各行业应用混乱之初，制定科学、有效的物联网顶层架构尤为重要。传统互联网分层的架构模型已不再可能满足异构生态体系化的物联网架构要求，必须进行创新与突破。因此，自2011年起，国家物联网基础标准工作组花费大量的时间在多个行业进行调研、分析、梳理和归纳、总结，并对当时所存在的各类架构做了深入的剖析和反思，经过反复论证，提出了一个新的物联网参考体系结构即“六域模型”。“六域模型”对于物联网所有重点覆盖的共性要素均做了全面的梳理和归纳，把一个复杂的物联网生态体系有序地划分为六个部分，并建立起各自之间的基本逻辑关系。基于“六域模型”，人们对物联网的认识开始具象化，并且能够相对便捷、清晰和高效地构架不同应用领域的物联网生态体系的顶层架构，从而为系统的建设和运营服务以及商业模式创新等奠定基础。

    简单来说，一个好的物联网参考架构必须解决如何有效整合人与物的异构体系，并且有足够好的兼容性、可扩展性和可裁减性。物联网“六域模型”参考体系结构，通过将纷繁复杂的物联网关联要素进行了系统化和不同角度的梳理，以系统级业务功能划分为主要原则，设定了物联网用户域（定义用户和需求）、目标对象域（明确“物”及关联属性）、感知控制域（设定所需感知和控制的方案，即“物”的关联方式）、服务提供域（将原始或半成品数据加工成对应的用户服务）、运维管控域（在技术和制度两个层面保障系统的安全、可靠、稳定和精确的运行）、资源交换域（实现单个物联网应用系统与外部系统之间的信息和市场等资源的共享与交换，建立物联网平衡商业模式）等六大域。然后，参考体系架构层次，就可以基于六域扩展出系统业务、网络通信、信息流、商业模式等不同角度的参考架构设计。以上即可成为不同行业物联网顶层设计的参考依据和架构基础。各个物联网行业应用的架构师可以在六域模型的基础上，根据各自的特点与需求进行裁减，并定制出特定应用的物联网系统架构。目前，在环保、医疗、纺织、消防、农业、能源、食品安全、家居等行业的应用领域，均已逐步开始采用六域模型的参考架构进行物联网应用系统的顶层设计，并取得了较好的效果。当然，这一架构还会在应用实践中不断地丰富和完善，各行业和产业链基于统一的顶层架构，也有了融会贯通和协作分工的基础。

    基于上述研究成果，我国2013就发起了对牵头物联网参考体系结构国际标准制定权的争夺，经过与不同成员国代表的多轮沟通后，最终拿下了国际标准组织（ISO/IECJTC1）物联网参考体系结构国际标准项目的牵头制定权。这也是在新兴热门领域中国牵头制定顶层架构国际标准的重大历史性突破，为中国物联网技术的腾飞提供了极强的信心和良好的支持。同时，经过10余年的发展和酝酿，物联网也将逐步从杂乱无章走向协作分工，进入全新的物联网2.0时代。在新的物联网2.0时代，通过标准的指导，技术、应用与商业等将开始系统性融合，一个个成功的物联网应用和商业案例将拔地而起，更为重要的是，中国不再是学习和跟跑，而是创新和引领。

    产业链和企业如何有效地参与到物联网的大浪中去？基于物联网“六域模型”，我们能更加清晰地了解和判断一个物联网应用生态体系的所有参与者及协作分工关系。简单地说，一个面向某类应用的物联网生态体系的参与者，主要包括物联网用户域的政府、企业和公众等不同类型用户，目标对象域中不同对象的实际所有者，感知控制域中不同系统的部署主体和所有者，服务提供域中提供网络、云计算、物联网基础平台等基础服务的运营商和第三方大数据挖掘分析服务商及物联网特定应用服务运营商等，运维管控域中提供系统运维保障的第三方及法规政策监管的第三方，资源交换域中第三方支付工具、第三方信息资源、第三方社交平台、第三方金融资源、第三方物流资源等的主体。就目前市场和产业分工而言，上述生态体系在许多应用领域还不多见，大量的物联网从业者都在摸索中。这几年的智能硬件就是个极好的例子，大量的创业企业不断进行试错试验，其原因根结就在于对物联网的生态缺乏理解，对周边的合作方是谁尚不清晰。当然，这种现象的进步意义在于为将来的运营服务和商业模式创新奠定了重要的产品性价比基础，使得物联网应用服务运营成为可能，从而带动整个物联网生态体系的建设和完善。

    物联网给我们描绘了无比美好的蓝图，中国也获得了超越式发展的伟大历史机遇，创新的成功案例将遍及各个行业，巨大的市场对于每一个人均无比诱惑。在物联网2.0时代，我们需要审慎思考，围绕物联网生态体系建设和物联网准体系的构建进行协作、分工，实现共赢。

    （本文编辑：肖婧为）